DE4429164A1 - Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten - Google Patents
Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und FlüssigkeitenInfo
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- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Filtermaterial sowie ein Verfahren zur
Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten, bei welchem ein Gasstrom
oder eine Flüssigkeit mit einem Filtermaterial aus makroporösen vernetzten
Copolymeren in Kontakt gebracht wird.
Es ist bekannt, daß bei elektrophotographischen Kopier- und Druckverfahren
kleine Mengen von Ozon gebildet werden. Das entstehende Ozon wird von den
verwendeten Geräten, beispielsweise Fotokopierer oder Laserdrucker, permanent
in die Umgebungsluft abgegeben. Ozon belästigt nicht nur durch seinen Geruch,
sonder wirkt auch in geringen Konzentrationen gesundheitsschädlich. Um hier
Abhilfe zu schaffen, sind eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden, die die
Entfernung des Ozons aus dem von derartigen Vorrichtungen freigesetzten
Luftstrom beschreiben. Dabei wird das Ozon entweder zerstört oder chemisch
oder physikalisch gebunden.
Bekannt ist die Zerstörung des Ozons durch Erhitzen oder durch Wechsel
wirkung mit einem Metallkatalysator (vgl. JP-60 197 223 und JP-60 19 115).
Nachteilig sind bei der thermischen Zerstörung des Ozons allerdings der
Energiebedarf und die hohe Temperatur, die zur vollständigen Ozonzersetzung
notwendig sind.
Ferner ist bekannt, den Gasstrom durch ein Filter zu leiten, in dem das Ozon
katalytisch zersetzt wird (vgl. JP-58 081 425). Das Basismaterial des Filters ist
mit einer oder mehreren Metallverbindungen, Metallen oder Legierungen,
beispielsweise Eisen-, Mangan- oder Nickelverbindungen imprägniert, denen
weiterhin eine Verbindung oder ein Metall aus der Gruppe der Edelmetalle,
beispielsweise Palladium oder Platin, zugegeben wird. Diese Katalysatoren sind
sehr teuer und haben meist nur eine begrenzte Lebensdauer, da solche
heterogenen Katalysatoren durch verschiedene Katalysatorgifte schnell
desaktiviert werden.
Bekannt ist auch ein Filter bestehend aus einem Trägermaterial aus
Aluminiumoxid oder Aktivkohle, das mit ethylenisch ungesättigten Verbindungen
imprägniert ist, die mit dem Ozon reagieren, (vgl. DE 37 28 802). Nachteilig ist,
daß die Verbindungen, beispielsweise Terpene, je nach Trägermaterial in vielen
Fällen flüchtig sind, also in geringen Mengen ausgetragen werden können und
somit verloren gehen. Außerdem steht nur ein geringer Teil des Filtergewichtes
als aktiver Bestandteil zur Verfügung.
Weiterhin ist ein Filter zur Ozonzersetzung bekannt, das aus einer Faserplatte
besteht, deren Fasern einen ozonzersetzenden Katalysator enthalten (vgl. JP-03
270 718). Diese Fasern, die in einer bevorzugten Ausführungsform porös sind,
bestehen aus einem Polymer mit einer der folgenden funktionellen Gruppen, die
mit Ozon stark reagieren, z. B. -SH, =S, -NH₂, =NH, -CN und -OH. Als
ozonzersetzende Katalysatoren werden Metalle wie Gold, Silber, Kupfer,
Palladium, Eisen, Nickel, Kobalt und Mangan oder ihre Oxide sowie Tonerde und
Kieselgur genannt. Die für die Herstellung des Filters benötigte Faser wird nach
einem üblichen Spinnprozeß erhalten, wobei der Katalysator in der Spinnlösung
dispergiert und nach dem Spinnen gleichmäßig in der Faser verteilt ist. Durch
Zugabe eines zweiten Polymers, das mit dem ersten Polymer eine
Phasentrennung hervorruft, und verschiedene Nachbehandlungen des
Spinnproduktes erhält man eine poröse Phase, in der die Katalysatorpartikel
enthalten sind. Die erhaltenen Fasern werden dann nach üblichen Methoden zu
dem Filter konfektioniert. Abgesehen davon, da die als geeignet angesehenen
Polymeren nur en bloc genannt werden - offenbart ist ausschließlich
Polyacrylnitril - ist die Herstellung der Filter umständlich und sehr aufwendig.
Schließlich ist bekannt, Ozon aus Fotokopierern direkt mit Aktivkohlepulver oder
Kohlefasern umzusetzen, wobei die Aktivkohle zuvor mit Alkali- oder
Erdalkalislzen imprägniert wurde (vgl. JP 04 071 641). Ein Nachteil von
Aktivkohle ist ihre Brennbarkeit bei langandauernder Ozon-Exposition und die
Freisetzung von Schadgasen wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid als Folge der
Oberflächenoxidation durch Ozon.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Filter und ein Verfahren zur
Ozonentfernung zur Verfügung zu stellen, bei denen die genannten Nachteile
nicht auftreten.
Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial auf Polymerbasis zur Entfernung von
Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polymerbasis aus einem makroporösen vernetzten Copolymeren mit
Wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel I
oder der Formel II
worin A¹, A², A³, A⁴, X, Y, Z und T gleich oder verschieden sind und
substituierte oder unsubstituierte Arylensysteme mit insgesamt 6 bis 18 C-
Atomen bedeuten, R¹ bis R⁷ und R⁹ gleich oder verschieden sind und ein
Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, eine
Hydroxygruppe oder ein Halogenatom bedeuten und R⁸ und R¹⁰ unabhängig
voneinander eine C₂-C₁₀-Alkylengruppe sind, besteht.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen,
bei welchem ein Filtermaterial aus einem aus einem makroporösen vernetzten
Copolymeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel I oder der
Formel II als ozonzersetzende Verbindung eingesetzt wird, wobei das Gas oder
die Flüssigkeit mit der Oberfläche des Filtermaterials in Kontakt gebracht wird.
Die Polymerbasis besteht aus einem makroporösen vernetzten Copolymeren mit
wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel I
oder der Formel II
In diesen Formeln sind A¹, A², A³, A⁴, X, Y, Z und T gleich oder verschieden
und bedeuten substituierte oder unsubstituierte Arylensysteme mit insgesamt 6
bis 18 C-Atomen. Bevorzugte Substituenten sind Halogenatome (F, Cl, Br) oder
Alkylgruppen, vorzugsweise -CH₃, -C₂H₅. Auch Aromatensysteme mit ein oder
mehreren Heteroatomen, vorzugsweise Stickstoff, sind geeignet. R¹ bis R⁷ und
R⁹ sind gleich oder verschieden und bedeuten ein Wasserstoffatom oder eine
Alkylgruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, eine Hydroxygruppe oder ein Halogenatom.
R⁸ und R¹⁰ bedeuten unabhängig voneinander eine C₂-C₁₀ -Alkylengruppe,
vorzugsweise -C₂H₄- oder -C₃H₆-.
Besonders geeignete makroporöse Copolymere gemäß Formel (I) sind solche auf
Basis Styrol/Divinylbenzol, beispielsweise mit Struktureinheiten der Formel III:
Besonders geeignete makroporöse Copolymere gemäß Formel (II) sind solche auf
auf Basis Methacrylat/Ethylenglykol, beispielsweise mit Struktureiheiten der
Formel IV:
Die makroporösen vernetzten Copolymere besitzen in der Regel eine spezifische
Oberfläche von 100 bis 900 m²/g, eine Dichte von 0,5 bis 0,7 g/cm³ und ein
Poren-volumen von 40 bis 60% des Gesamtvolumens.
Die polymeren, makroporösen Harze liegen in der Regel als Pulver, Granulate
oder Formkörper vor. Die Herstellung der Harze über Suspensionspolymerisation
ist literaturbekannt. Die hohe spezifische Oberfläche der Harze wird durch
spezielle Polymerisationsbedingungen erzielt. Pulver besitzen handelsübliche
Teilchengrößen von 0,2 bis 1 ,2 mm Korngröße.
Im allgemeinen liegen die Anwendungstemperaturen für den Ozon-Abbau im
Bereich von -10 bis +80°C, vorzugsweise 0 bis 50°C.
Die Entfernung von Ozon erfolgt im allgemeinen quantitativ, wobei die
Reaktionszeiten von den Strömungsgeschwindigkeiten und der Oberfläche des
Filterguts, beziehungsweise der Schütthöhe bei Pulvern abhängig ist. Im
allgemeinen beträgt die Verweilzeit im Filter 0,1 Sekunden bis 10 Minuten,
vorzugsweise 0,5 Sekunden bis 1 Minute. Die Grenzwerte können aber auch
überschritten werden.
Beim Kontakt der makroporösen vernetzten Copolymere gemäß Formel (I) und
Formel (II) mit dem ozonhaltigen Medium werden die Polymere an der
Oberfläche oxidiert. Durch Oberflächenuntersuchungen (ESCA) konnten nach
Ozon-Absorption Sauerstoffmoleküle in der Polymer-Matrix nachgewiesen
werden.
Bei der Entfernung des Ozons aus dem Gas- oder Flüssigkeitsstrom werden
keine flüchtigen Produkte gebildet.
Das Filtermaterial gemäß der Erfindung kann bei allen ozonhaltigen Gasströmen
und Flüssigkeiten verwendet werden. So findet es beispielsweise Anwendung
bei der Beseitigung des bei der Sterilisation verwendeten oder aus einem
Kopiergerät entstandenen Ozons, ferner zur Entfernung und Unschädlich
machung von Ozon in Flüssigkeiten.
Das polymere Filtermaterial nach Formel 1 und 2 wurde zunächst im Trocken
schrank bei 60°C/50 mbar für 5 Stunden getrocknet und anschließend in ein
Glasröhrchen mit 2 cm Innendurchmesser und 10 cm Länge geschüttet. Um das
Polymer aufnehmen zu können, war das Glasrohr am unteren Ende mit einer
porösen Glasplatte (Fritte) verschlossen. Durch dieses Pulverbett wurde der
ozonhaltige Gasstrom geleitet. Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturen
wurden über handelsübliche Meßgeräte überwacht.
Das in den Beispielen als Ausgangsstoff benötigte Ozon wurde mit handels
üblichen Ozonerzeugern (®Horiba O₃-Prüfgaserzeuger und Fischer Ozongenerator
503) aus Sauerstoff erzeugt. Die Ozonkonzentration wurde kontinuierlich vor
und hinter dem Filter mit hochempfindlichen Meßgeräten auf UV-
Photometerbasis (Horiba APOA 350 E und Fischer ®Ozotron 23) gemessen. Die
Gasströme wurden nach Bedarf mit Luftfeuchtigkeit angereichert. Dabei wurden
nacheinander die Strömungsgeschwindigkeiten und die Ozonkonzentration
eingestellt. Die angegebene Ozon-Konzentration hinter dem Filter bezieht sich
immer auf den Wert am Ende der Versuchsdauer.
Filtermaterial: Polymerbasis Polystyrol/Divinylbenzol
(®Amberlite XAD 4 (Fa. Rohm und Haas Deutschland,
Frankfurt)
Spez. Oberfläche: 750 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Spez. Oberfläche: 750 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Filtermaterial: Polymerbasis Polystyrol/Divinylbenzol
(Amberlite XAD 16)
Spez. Oberfläche: 825 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Spez. Oberfläche: 825 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Filtermaterial: Polymerbasis Polyacrylester
(Amberlite XAD 7)
Spez. Oberfläche: 450 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Spez. Oberfläche: 450 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Filtermaterial: Polymerbasis substituiertes Polystyrol/Divinylbenzol
(Mitsubishi Kasei Corporation (Japan))
Spez. Oberfläche: 800 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
Spez. Oberfläche: 800 m²/mg
Korngröße: 0,3 bis 1,2 mm
Gaszusammensetzung: Luft, Ozon, 50% rel. Luftfeuchte
In allen Beispielen ließ sich hinter dem Filter entweder kein Ozon mehr
nachweisen oder die Ozon-Konzentration lag bei sehr niedrigen Werten (< 0,1
mg/m 3).
Claims (8)
1. Filtermaterial auf Polymerbasis zur Entfernung von Ozon aus Gasen und
Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerbasis aus einem
makroporösen vernetzten Copolymeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten
der Formel I
oder der Formel II
worin A¹, A², A³, A⁴, X, Y, Z und T gleich oder verschieden sind und
substituierte oder unsubstituierte Arylensysteme mit insgesamt 6 bis 18 C-
Atomen bedeuten, R¹ bis R⁷ und R⁹ gleich oder verschieden sind und ein
Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, eine
Hydroxygruppe oder ein Halogenatom bedeuten und R⁸ und R¹⁰ unabhängig
voneinander eine C₂-C₁₀-Alkylengruppe sind, besteht.
2. Filtermaterial auf Polymerbasis zur Entfernung von Ozon aus Gasen und
Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerbasis aus einem
makroporösen vernetzten Copolymeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten
der Formel III
besteht.
3. Filtermaterial auf Polymerbasis zur Entfernung von Ozon aus Gasen und
Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerbasis aus einem
makroporösen vernetzten Copolymeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten
der Formel IV
4. Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen, bei welchem ein Filtermaterial
aus einem makroporösen vernetzten Copolymeren mit wiederkehrenden
Struktureinheiten der Formel I
oder der Formel II
worin A¹, A², A³, A⁴, X, Y, Z und T gleich oder verschieden sind und
substituierte oder unsubstituierte Arylensysteme mit insgesamt 6 bis 18 C-
Atomen bedeuten, R¹ bis R⁷ und R⁹ gleich oder verschieden sind und ein
Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 C-Atomen, eine
Hydroxygruppe oder ein Halogenatom bedeuten und R⁸ und R¹⁰ unabhängig
voneinander eine C₂-C₁₀-Alkylengruppe sind, als ozonzersetzende Verbindung
eingesetzt wird, wobei das Gas oder die Flüssigkeit mit der Oberfläche des
Filtermaterials in Kontakt gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs
temperatur -10 bis +80°C beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs
zeit 0,1 Sekunden bis 10 Minuten beträgt.
7. Verwendung des Filtermaterials nach Anspruch 1 zur Herstellung eines
ozonentfernenden Filters für Gase und Flüssigkeiten.
8. Verwendung nach Anspruch 7 in Form von Pulvern, Fasern, Folien oder
Formkörpern.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
DE4429164A DE4429164A1 (de) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten |
EP95112261A EP0697237A1 (de) | 1994-08-17 | 1995-08-04 | Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten |
JP7208748A JPH0857308A (ja) | 1994-08-17 | 1995-08-16 | 気体および液体からオゾンを除去するためのフィルター材料および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4429164A DE4429164A1 (de) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4429164A Withdrawn DE4429164A1 (de) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten |
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Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5881425A (ja) | 1981-11-11 | 1983-05-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | オゾン除去装置 |
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JP3284226B2 (ja) | 1990-07-12 | 2002-05-20 | 東洋紡績株式会社 | 活性炭オゾン分解材及びその製造方法 |
DE4314734A1 (de) * | 1993-05-04 | 1994-11-10 | Hoechst Ag | Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten |
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1994
- 1994-08-17 DE DE4429164A patent/DE4429164A1/de not_active Withdrawn
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1995
- 1995-08-04 EP EP95112261A patent/EP0697237A1/de not_active Withdrawn
- 1995-08-16 JP JP7208748A patent/JPH0857308A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0697237A1 (de) | 1996-02-21 |
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Legal Events
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8130 | Withdrawal |